Bài 22: Vai trò và ứng dụng của vi sinh vật A/ Câu hỏi mở đầu
Trả lời câu hỏi trang 131 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Vi sinh vật có vai trò rất quan trọng với con người và tự nhiên. Hãy kể một số ví dụ về vai trò của vi sinh vật trong đời sống hằng ngày.
Trả lời:
Một số ví dụ về vai trò của VSV trong đời sống hằng ngày:
- Sử dụng VSV để lên men sữa chua, muối chua rau củ quả,…
- Sử dụng VSV trong chế biến thực phẩm, sản xuất thuốc kháng sinh, vitamin,…
trên quy mô công nghiệp.
- Sử dụng VSV phân giải các chất thải giảm ô nhiễm môi trường.
B/ Câu hỏi giữa bài
I. VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT
Trả lời câu hỏi 1 mục “Dừng lại và suy ngẫm” trang 132 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Quan sát hình 22.1, nêu một số ví dụ minh họa về vai trò của vi sinh vật đối với tự nhiên.
Trả lời:
Một số ví dụ minh họa về vai trò của VSV đối với tự nhiên:
+ Phân giải chất thải và xác sinh vật thành chất khoáng, đảm bảo vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, làm giàu chất dinh dưỡng cho đất. Ví dụ: Các vi sinh vật hiếu khí có khả năng phân giải cellulose, rác thải hữu như Arzotobacter, Bacillus,…
+ VSV tự dưỡng tạo ra oxygen và chất dinh dưỡng cung cấp cho các sinh vật dị dưỡng. Ví dụ: Vi khuẩn lam quang hợp tạo ra O2 cho khí quyển và làm nguồn thức ăn cho cá.
+ Cộng sinh với nhiều loài VSV, đảm bảo sự tồn tại và phát triển của các loài đó trong tự nhiên. Ví dụ: Vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trong nốt sần rễ cây họ Đậu, giúp cung cấp đạm cho sự sinh trưởng và phát triển của các cây họ Đậu.
Trả lời câu hỏi 2 mục “Dừng lại và suy ngẫm” trang 132 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Hãy kể tên những sản phẩm từ vi sinh vật phục vụ cho đời sống con người mà em biết.
Trả lời:
Những sản phẩm từ VSV phục vụ cho đời sống con người mà em biết : + Sữa chua, rượu, bia, bánh mì.
+ Tương, nước mắm.
+ Phân bón vi sinh, thuốc trừ sâu vi sinh.
+ Thuốc kháng sinh, probiotics,…
Trả lời câu hỏi 3 mục “Dừng lại và suy ngẫm” trang 132 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Một bạn học sinh nói: “Vi sinh vật có hại vì chúng gây bệnh cho con người, vì vậy cần kìm hãm và tiêu diệt chúng”. Em có đồng ý với ý kiến của bạn không? Giải thích.
Trả lời:
- Em không đồng ý với ý kiến của bạn.
- Vì: VSV vừa có lợi, vừa có hại chứ không phải vi sinh vật nào cũng có hại.
+ Với VSV có lợi cần tạo điều kiện cho nó sinh trưởng, phát triển tốt.
+ Với VSV có hại thì mới cần kìm hãm và tiêu diệt chúng.
II. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VI SINH VẬT
Trả lời câu hỏi 1 mục “Dừng lại và suy ngẫm” trang 134 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Việc ứng dụng vi sinh vật trong thực tiễn dựa trên những cơ sở khoa học nào?
Trả lời::
Việc ứng dụng VSV trong thực tiễn dựa vào những cơ sở khoa học:
+ Kích thước hiển vi.
+ Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh.
+ Hình thức dinh dưỡng đa dạng.
+ Quá trình tổng hợp và phân giải các chất tạo ra các sản phẩm có giá trị dinh dưỡng hoặc có ý nghĩa lớn trong đời sống con người.
+ Đa dạng di truyền.
+ Phổ sinh thái và dinh dưỡng rộng.
Trả lời câu hỏi 2 mục “Dừng lại và suy ngẫm” trang 134 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Công nghệ vi sinh vật được ứng dụng trong các lĩnh vực nào? Nêu một số ví dụ minh họa cho từng lĩnh vực.
Trả lời:
Công nghệ vi sinh vật được ứng dụng trong các lĩnh vực sau :
- Trong nông nghiệp: sản xuất phân bón vi sinh; sản xuất thuốc trừ sâu sinh học.
- Trong chế biến thực phẩm: Sử dụng nấm men Saccharomyces cerevisiae để lên men ethenol trong sản xuất bánh mì, bia, rượu; sản xuất sữa chua, phomat nhờ lên men của vi khuẩn lactic; sản xuất nước tương, xì dầu, nước mắm.
- Trong y học: Sử dụng để sản xuất kháng sinh, vaccine, hormone, probiotics…
- Trong xử lí chất thải: Sử dụng VSV “ăn” dầu như Alcanivorax borkumensis để xử lí những sự cố tràn dầu; sử dụng các Archaea sinh methane để phân giải các chất thải chăn nuôi để tạo khí biogas dùng làm chất đốt sinh hoạt; sử dụng các enzyme amylase, lipase, protease do các VSV sinh ra để sản xuất bột giặt sinh học; sử dụng trong ngành công nghiệp thuộc da.
Trả lời câu hỏi 3 mục “Dừng lại và suy ngẫm” trang 134 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Việc ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất nước tương, nước mắm dựa trên cơ sở khoa học nào?
Trả lời:
Việc ứng dụng VSV trong sản xuất nước tương, nước mắm dựa trên cơ sở khoa học:
quá trình phân giải protein của VSV.
+ Làm tương: Sự lên men của VSV (nấm mốc tương) phân giải protein trong đậu tương.
+ Làm mắm: Sự lên men của VSV phân giải protein trong cá.
III. MỘT SỐ THÀNH TỰU VÀ TRIỂN VỌNG CỦA CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT TRONG TƯƠNG LAI
Câu hỏi 1 mục “Dừng lại và suy ngẫm” trang 136 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Nêu một số thành tựu hiện đại của công nghệ vi sinh vật.
Trả lời:
- Thành tựu trong công nghệ lên men: Sản xuất thức ăn, chăn nuôi; sản xuất bia, rượu, sữa chua,…
- Thành tựu trong công nghệ thu hồi sản phẩm: Sản xuất thuốc bảo vệ thực vật sinh học, sản xuất thuốc kháng sinh, vaccine, chế phẩm xử lí chất thải rắn và nước thải;
phân vi sinh; acid và dung môi hữu cơ;…
Câu hỏi 2 mục “Dừng lại và suy ngẫm” trang 136 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Phân tích triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai. Kể tên một số ngành nghề liên quan đến vi sinh vật trong tương lai và triển vọng của các ngành nghề đó.
Trả lời:
• Triển vọng của công nghệ vi sinh vật trong tương lai:
- Công nghệ VSV đang ngày càng phát triển mạnh mẽ trên thế giới. Sự kết hợp giữa công nghệ vi sinh hiện đại, công nghệ nano, công nghệ thông tin và trí tuệ nhân tạo có thể mở ra những mô hình công nghệ mới và trở thành xu hướng trong tương lai.
- Những vấn đề lớn về công nghệ vi sinh vật đang được nghiên cứu trên thế giới bao gồm: nghiên cứu hệ VSV Trái Đất và nghiên cứu hệ VSV người. Những nghiên cứu này mở ra nhiều hướng ứng dụng mới có giá trị to lớn đối với mọi mặt của đời sống con người, trong đó có những hướng phát triển mới chưa từng có như nghiên cứu sản xuất ra điện từ những loài vi khuẩn có thể sản sinh ra điện năng hay xử lí vết nứt bê tông cho các công trình xây dựng bằng các VSV.
• Một số ngành nghề liên quan đến VSV trong tương lai và triển vọng của các ngành nghề đó:
- Sự phát triển của công nghệ vi sinh vật kéo theo sự phát triển và xuất hiện của nhiều ngành nghề có liên quan như ngành công nghiệp thực phẩm chuyên nghiên
cứu và sản xuất các loại rượu, bia, các sản phẩm lên men từ sữa,…; công nghiệp dược phẩm chuyên nghiên cứu và sản xuất các loại kháng sinh, kháng thể đơn dòng, vaccine, enzyme,…; lĩnh vực y tế với các phòng xét nghiệm vi sinh giúp chẩn đoán bệnh, các trung tâm dịch tễ,…; lĩnh vực môi trường với các trung tâm xử lí môi trường, tái tạo năng lượng.
- Sự phát triển của các ngành nghề kể trên lại mở ra cơ hội nghề nghiệp cho nhiều người. Kĩ sư chế biến thực phẩm, dược sĩ, nhân viên xét nghiệm, kĩ sư môi trường, nhà dịch tễ học,… là những nghề thú vị và hứa hẹn nhiều cơ hội phát triển trong tương lai.
C/ Luyện tập và vận dụng
Trả lời câu hỏi 1 mục “Luyện tập và vận dụng” trang 137 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Giải thích vì sao các sinh vật nhân sơ mặc dù có kích thước nhỏ bé và cấu tạo đơn giản nhưng lại có vai trò “khổng lồ” đối với Trái Đất và sự sống.
Trả lời:
Các sinh vật nhân sơ mặc dù có kích thước nhỏ bé và cấu tạo đơn giản nhưng lại có vai trò “khổng lồ” đối với Trái Đất và sự sống vì chúng tham gia vào mọi khía cạnh của tự nhiên và đời sống của con người:
- Đối với tự nhiên trên Trái Đất :
+ Phân giải chất thải và xác sinh vật thành chất khoáng, đảm bảo vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên, làm giàu chất dinh dưỡng cho đất.
+ VSV tự dưỡng tạo ra oxygen và chất dinh dưỡng cung cấp cho các sinh vật dị dưỡng.
+ Cộng sinh với nhiều loài VSV, đảm bảo sự tồn tại và phát triển của các loài đó trong tự nhiên.
- Đối với con người :
+ Phân giải các chất thải, đặc biệt là các chất thải độc hại như nhựa, hóa chất nhân tạo, chất phóng xạ giúp làm giảm ô nhiễm môi trường.
+ Cộng sinh trong cơ thể người giúp tăng cường miễn dịch, tiêu hóa; tổng hợp một số vitamin, amino acid không thay thế.
+ Sử dụng trong chế biến thực phẩm, sản xuất thuốc kháng sinh, vitamin,… trên quy mô công nghiệp.
Trả lời câu hỏi 2 mục “Luyện tập và vận dụng” trang 137 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Nêu một số ví dụ về ứng dụng của vi sinh vật trong đời sống.
Trả lời:
Một số ví dụ về ứng dụng của vi sinh vật trong đời sống:
- Sử dụng vi khuẩn để sản xuất thuốc trừ sâu sinh học.
- Sử dụng vi khuẩn Saccharomyces cerevisiae để lên men tạo rượu, bia, bánh mì.
- Sử dụng vi khuẩn lactic để lên men tạo sữa chua và pho mát.
- Sử dụng vi khuẩn và nấm men để sản xuất các chế phẩm sinh học phục vụ cho con người như insulin, hormone sinh trưởng, chất kích thích miễn dịch cytokine, chất kháng virus như interferon.
- Sử dụng hệ vi sinh hiếu khí hoặc kị khí trong các bể xử lí sinh học để xử lí nước thải.
Trả lời câu hỏi 3 mục “Luyện tập và vận dụng” trang 137 SGK Sinh học 10 - Kết nối tri thức với cuộc sống: Giải thích vì sao việc chuyển sang trồng đậu nành trên mảnh đất đã trồng khoai trước đó lại có tác dụng duy trì nitrogen trong đất.
Trả lời:
- Khí nitrogen rất phong phú trong không khí, tuy nhiên loại nitrogen tự nhiên này cây trồng không thể hấp thụ được. Để thực vật hấp thụ được nitrogen chúng phải được chuyển thành một dạng khác đó là NH4+ (hoặc NO3-).
- Các mô đặc biệt trên rễ cây họ Đậu cung cấp nơi trú ẩn an toàn cho hàng ngàn vi khuẩn cộng sinh cố định đạm, đó chính là nhóm vi khuẩn Rhizobium. Vi khuẩn này xâm chiếm tế bào rễ của cây tạo thành các nốt sẩn ở rễ; ở đây chúng biến đổi nitrogen trong khí quyển thành NH4+ và sau đó cung cấp các hợp chất nitrogen hữu cơ như glutamine hoặc ureide cho cây. Còn cây thì cung cấp các hợp chất hữu cơ cho vi khuẩn từ quá trình quang hợp. NH4+ là dạng mà cây trồng có thể được chuyển đổi ngay lập tức thành protein giúp cây phát triển. Đây là lý do tại sao khi trồng cây họ đậu chúng ta không cần cung cấp phân đạm cho cây.
- Không chỉ không cần sử dụng đạm của đất, cây họ Đậu thậm chí còn để lại một số nitrogen mà chúng sản xuất lại trong đất cho các loại cây khác sử dụng.
→ Chính vì thế, trồng các cây họ Đậu chính là một biện pháp cải tạo đất, cung cấp thêm nguồn nitrogen cho đất.
